BE1027662A1

BE1027662A1 - Abgaswäscher mit Energieintegration

Info

Publication number: BE1027662A1
Application number: BE20195678A
Authority: BE
Inventors: Max Eliot Gorges; Ivo Müller
Original assignee: Thyssenkrupp Ind Solutions Ag; Thyssenkrupp Ag
Priority date: 2019-10-11
Filing date: 2019-10-11
Publication date: 2021-05-05
Also published as: BE1027662B1

Abstract

Gaswäscher umfassend eine Absorptionsvorrichtung konfiguriert zur Aufnahme eines Gases und Absorption des Gases in einem Absorptionsmedium und eine Verdampfungsvorrichtung konfiguriert zum Verdampfen zumindest eines Teils der eingebrachten Flüssigkeit, wobei die Absorptionsvorrichtung eine Einleitungsvorrichtung für das Gas, eine Vorrichtung zur Kreislaufführung der mit dem Gas umgesetzten Absorptionslösung, eine Ableitungsvorrichtung für mindestens einen Teil der mit dem Gas umgesetzten Absorptionslösung, eine Kühlung für die umlaufende Absorptionslösung aufweist, wobei die Absorptionsvorrichtung und die Verdampfungsvorrichtung über einen Wärmetauscher derart verbunden sind, dass der Wärmeinhalt der mit Gas umgesetzten Absorptionslösung zumindest zum Teil für die Verdampfung genutzt wird; sowie ein Verfahren zur Gaswäsche.

Description

Abgaswäscher mit Energieintegration BE2019/5678 Die vorliegende Erfindung betrifft einen neuen Gaswäscher und ein neues Verfahren zu Gaswäsche unter Einbeziehung einer bestimmten Verschaltung von Wäscher und Eindampfung.

In Abgaswäschern von Chemieanlagen werden durch chemische Reaktionen und/oder hohe Abgastemperaturen teilweise hohe Wärmemengen frei. Beispielsweise wird Ammoniak aus den Abgasen von Düngemittelanlagen, wie z.B. Anlagen zur Herstellung von Harnstoff oder ammonnitrathaltigen Düngemitteln, durch ein Absorptionsverfahren ausgewaschen. Hierzu wird in der Regel ein Waschmittel verwendet, das eine Säure enthält, z.B. Salpetersäure oder Schwefelsäure. Der Aufbau eines Wäschers ist einem Fachmann bekannt, beispielsweise kann eine Füllkörperkolonne verwendet werden. Üblicherweise wird Waschlôsung im Kreis geführt, wobei regelmäßig Säure hinzugegeben wird und ein Teil der Lösung abgeführt wird, um die Konzentration zu begrenzen. Die abgeführte Lôsung, z.B. Ammonsulfat- oder Ammonnitratlôsung (Salzlôsung) kann in einem Düngemittelkomplex wiederverwendet werden. Hierbei ist häufig eine hohe Konzentration gefragt, welche z.B. durch eine nachfolgende Eindampfung realisiert werden kann. Dies bedingt zusätzlichen Verbrauch eines Wärmeträgers (z.B. Dampf), der sich nachteilig auf Invest- und Betriebskosten der Anlage auswirkt. Hohe Temperaturen der Waschlösung im \Wäscher sind unerwünscht, da sie die Absorption verschlechtern und über zu hohe Säurepartialdrücke insbesondere bei dem Einsatz von Salpetersäure zur Bildung von Aerosolen beitragen kônnen, die sich nur mit erheblichem Aufwand wieder aus dem Abgas entfernen lassen. Die Umlauflösung des Wäschers wird daher gekühlt, z.B. über einen kühlwasserbetriebenen Wärmetauscher. Dies ist nachteilig, da die abgeführte Wärmemenge für den Prozess verloren ist und der zusätzliche Kühlwasserverbrauch die Invest- und Betriebskosten der Anlage erhöht. Um Wirtschaftlichkeit und Umweltfreundlichkeit einer Chemieanlage zu optimieren, sollte der Verbrauch einer Abgaswäsche mit nachfolgender Eindampfung hinsichtlich Energie und Betriebsmedien minimiert werden. Als Dokumente des Standes der Technik könnten CN 105126588 A, EP 0 172 660 A2 oder US 5,928,412 angeführt werden. Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es demgemäf Anlangen und Verfahren zur Verfügung zu stellen, welche die Nachteile des bisherigen Standes der Technik vermeiden bzw. die Anlagen und Verfahren des bisherigen Standes der Technik weiter verbessern.

Gelöst wird die Aufgabe im Rahmen der vorliegenden Erfindung durch die Gegenstände der anhängendér. 95678 Ansprüche, wobei die Unteransprüche bevorzugte Ausgestaltungen darstellen.

Weitere erfindungsgemäße Ausgestaltungen und bevorzugte Gegenstände ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist mithin ein Gaswäscher umfassend eine Absorptionsvorrichtung konfiguriert zur Aufnahme eines Gases und Absorption des Gases in einem Absorptionsmedium, wobei die Absorptionsvorrichtung eine Einleitungsvorrichtung für das Gas aufweist, eine Vorrichtung zur Kreislaufführung der mit dem Gas umgesetzten Absorptionslösung aufweist, eine Ableitungsvorrichtung für mindestens einen Teil der mit dem Gas umgesetzten Absorptionslösung aufweist, einen Kühler für die umlaufende Absorptionslösung aufweist, eine Verdampfungsvorrichtung konfiguriert zum Verdampfen zumindest eines Teils der eingebrachten Flüssigkeit, wobei die Absorptionsvorrichtung und die Verdampfungsvorrichtung über einen Wärmetauscher derart verbunden sind, dass der Wärmeinhalt der mit Gas umgesetzten Absorptionslösung zumindest zum Teil für die Verdampfung genutzt wird.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist weiterhin ein Verfahren zur Gaswäsche umfassend die Verfahrensschritte: Einleiten eines Gases in eine Absorptionsvorrichtung, Zirkulation der Absorptionslösung, Abführen eines Teils der erzeugten Umlauflösung, Aufkonzentrieren der abgeführten Lösung durch Verdampfen zumindest eines Teils des Absorptionsmediums, wobei der Wärmeinhalt der Umlauflösung zumindest zum Teil für die Verdampfung genutzt wird.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung werden die Begriffe „Salzlösung“ und „Absorptionslösung“ synonym verwendet für die Lösung, die bei der Neutralisation von Säure und ammoniakhaltigem Gas im Säurewäscher erhalten wird.

Die Erfindung betrifft also ein Verfahren zur Reinigung von Abgasen aus Chemieanlagen bei gleichzeitiger Nutzung der Abgaswärme und Reaktionswärme, die während der Abgasreinigung entsteht, innerhalb der Chemieanlage und entsprechende Gaswäscher.

Es wurde ein Verfahren entwickelt, welches der Umlauflösung Wärme entzieht und diese zur Erhöhung der Konzentration der abgeführten Lösung verwendet (sog.

Wärmeintegration beider Verfahrensschritte). Der Verbrauch der Betriebsmedien Dampf bzw.

Wärmeträger und Kühlwasser wird dabei reduziert, gleichzeitig sinkt der apparative Aufwand, da Kühlung und Eindampfung in einem Wärmetauscher-Apparat stattfinden.

Eine mögliche Ausführung eines solchen Wärmetauschers ist ein

Fallfilmverdampfer, der Aufbau eines derartigen Rohrbündelwärmetauschers ist einem Fachmann 19/9676 bekannt. Diesem wird unten auf der Mantelseite die warme Umlauflösung aus dem Sumpf des Wäschers als Heizmedium zugegeben und im Gegenstrom auf Rohrseite die einzudampfende, aus dem Waschumlauf abgeführte Lösung. Über geeignete apparative Maßnahmen wird die Lösung über dem oberen Rohrboden verteilt und läuft an der Innenwand der Rohre hinab. Hierbei wird über den Wärmeeintrag ein Wasseranteil aus der Lösung verdampft und diese somit aufkonzentriert. Um den nötigen Temperaturunterschied zwischen heißer und kalter Seite des Wärmetauschers zu gewährleisten, wird der Druck auf der kalten Seite so gewählt, dass die Siedetemperatur der Lösung stets unterhalb der Temperatur der Umlauflösung des Wäschers liegt und somit eine Wärmeübertragung stattfinden kann Die Bedingungen für eine integrierte Kühler-Verdampfer-Einheit im Sinne der vorliegenden Erfindung bzw. für ein Verfahren, bei dem Kühlung und Eindampfen der Salzlösung (Absorptionslösung) — bestehend im Wesentlichen aus Wasser und Ammoniumnitrat sind die folgenden: Die Temperaturniveaus der Lösung am Eindampfer (Te: bzw. Te2) und die diejenigen im Absorber- Kühler/Umlaufkühler (Tss1 bzw. Tss2) müssen sich überschneiden. Dabei muss die Temperatur Tss,1 (also die Temperatur, bei der die Salzlösung in die Kühleinheit eintritt) größer sein als die Temperatur Trz (also die Temperatur bei der die Salzlösung aus dem Verdampfer austritt — dann als konzentriertere Lösung).

Die für die Verdampfung bzw. Eindampfung der Salzlôsung im Eindampfer nötige Wärmemenge Qu muss über die Wärmemenge Qc, die im Säurewäscher bzw. Umlaufkühler freigesetzt wird, zumindest in überwiegendem Teil abgedeckt werden.

Wenn die beiden genannten Bedingungen nicht vollständig erfüllt sind, kann das integrierte Verfahren gemäß vorliegender Erfindung durch die folgenden Optionen 1 und/oder 2 modifiziert werden.

Option 1: In den Lauf der aus dem Säurewäscher abgeführten Salzlösung kann ein Wärmetauscher oder eine Heizvorrichtung eingefügt werden, mit der die Temperatur der Salzlösung (z.B. Ammoniumnitratlösung) erhöhen werden kann, damit die Temperatur bei Eintritt in die Kühleinheit (Temperatur Tss1) ausreichend hoch ist. Diese Maßnahme erhöht auch die insgesamt verfügbare Wärmemenge.

Option 2: Nach der integrierten Kühler-Verdampfer-Einheit gemäß vorliegender Erfindung kann eine zweite Ein- bzw. Verdampferstufe in den Lauf der konzentrierten Salzlösung eingefügt werden. Auf diese Art und Weise kann die erste, integrierte Eindampfstufe bei niedrigeren Austrittskonzentrationen betrieben werden, was die erforderliche Temperatur, bei der die konzentrierte Salzlösung aus der integrierten Kühler-Verdampfer-Einheit austritt (Temperatur Te2) absenkt.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist der Druck in der integrierten Kühler-Verdampfer-Einheit me 95678 niedriger einzustellen als der Druck im Säurewäscher.

Die erreichbare Konzentration der konzentrierten Salzlôsung wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung vorgegeben, durch die Menge an nutzbarer Wärme.

Ist die Temperatur Te2 bei der die konzentrierte Salzlôsung den integrierten Kühler-Verdampfer verlässt höher oder zumindest genauso hoch wie die Temperatur Tss1 bei der die noch nicht konzentrierte Salzlôsung in den integrierten Kühler-Verdampfer eintritt, kann der Druck im Eindampfer erniedrigt und die Konzentration im Absorber erhöht und/oder die Optionen 1 bzw. 2 zusätzlich angewendet werden.

Wenn die Wärmemenge im Absorber (Säurewäscher) geringer ist als die verfügbare Wärmemenge beim Eindampfen, dann ist es môglich, die Konzentration im Absorber zu erhôhen und/oder die Option 1 bzw.

2 zusätzlich zu verwenden.

In einer Variante der vorliegenden Erfindung, insbesondere für den Fall der Ammoniak-Wäsche mit Salpetersäure und nachfolgender Eindampfung, sind folgende Betriebsparameter bevorzugt: - Der Druck im Ammoniakabsorber (Säurewäscher) kann beliebig sein.

- Die Temperatur im Ammoniak-Absorber (Säurewäscher) sollte zur Vermeidung von Aerosol- Bildung niedriger als 70 °C sein.

- Der pH-Wert im Ammoniak-Absorber (Säurewäscher) sollte zur Vermeidung von Aerosol-Bildung größer 0,5 sein.

- Die Salzkonzentration der aus dem Absorber austretenden Salzlôsung sollte 40 bis 80 Gewichtsprozent betragen. Bei zu hoher Konzentration besteht die Gefahr der Kristallisation.

- Der Druck für die Eindampfung der Salzlösung (Ammoniumnitrat-Lôsung) sollte Atmosphärendruck (1013 mbar) oder ein Vakuum betragen. Bevorzugte Drücke sind 0,2 bis 1,1 bar.

- Die Temperaturen für die Eindampfung werden in der Regel nicht direkt eingestellt, sondern werden bevorzugt indirekt über den Druck reguliert. Gleichwohl ist zu bedenken, dass diese nach unten hin durch den Kristallisationspunkt der jeweiligen End-Konzentration der Salzlösung (also der Konzentration bei Austritt aus dem Eindampfer) begrenzt ist. Dies ist dem Fachmann bekannt und benôtigt hier keiner weiteren Erläuterung.

- Die End-Konzentration der Ammoniumnitrat-Lösung am Austritt der integrierten Kühler- Verdampfer-Einheit beträgt bevorzugt zwischen 60 und 80 Gewichtsprozent, insbesondere bevorzugt entsprechend der Anforderung des nachfolgenden Prozesses.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wurde von einem konventionellen Verfahren für die Abgaswäsche 95678 und nachfolgende Eindampfung ausgegangen. Dabei wurde ein hoher Verbrauch an Kühlwasser und Dampf offensichtlich. Da dieses Verfahren in existierenden Anlage mit beschränkt verfügbaren Utilities realisierbar sein sollte, würde dies die Umsetzung erschweren. Das komplette, konventionelle Verfahren (Wäscher + Eindampfung) wurde einer Prüfung unterzogen (unter anderem Berechnung der Massenbilanzen inkl. der Utility-Verbräuche (Kühlwasser und Dampf) und Bestimmung der geeigneten Betriebsparameter für den konventionellen Prozess). Im Rahmen dieser Überprüfung wurde dann überraschend gefunden, dass die erfindungsgemäßen Ausgestaltungen die Nachteile solcher konventionellen Verfahren vermeiden können.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird die Geräteeinheit aus Wärmetauscher und Verdampfungsvorrichtung auch als integrierter Kühler-Verdampfer bezeichnet. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird die Absorptionsvorrichtung auch als Säurewäscher bezeichnet. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird die Verdampfungsvorrichtung auch als Eindampfer oder Verdampfer bzw. Ein- oder Verdampfungsvorrichtung bezeichnet.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind unter anderem auch die folgenden mit römischen Ziffern bezeichneten Ausführungsformen: Ausführungsform |. Gaswäscher umfassend a) eine Absorptionsvorrichtung konfiguriert zur Aufnahme eines Gases und Absorption des Gases in einem Absorptionsmedium, wobei die Absorptionsvorrichtung i) eine Einleitungsvorrichtung für das Gas aufweist, ii) eine Vorrichtung zur Kreislaufführung der mit dem Gas umgesetzten Absorptionslôsung aufweist, iii) eine Ableitungsvorrichtung für mindestens einen Teil der mit dem Gas umgesetzten Absorptionslösung aufweist, wobei dieser Anteil bevorzugt in Abhängigkeit von der gewünschten Konzentration des Bleeds und der Menge und Beladung des absorbierten Gases bestimmt wird, b) einen Kühler für die umlaufende Absorptionslösung, c) eine Verdampfungsvorrichtung konfiguriert zum Verdampfen zumindest eines Teils der eingebrachten Flüssigkeit, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühler und die Verdampfungsvorrichtung über einen Wärmetauscher derart verbunden ode 19/9676 Wärmetauscher derart ausgestaltet sind, dass der Wärmeinhalt der mit Gas umgesetzten Absorptionslösung zumindest zum Teil für die Verdampfung genutzt wird.

Ausführungsform Il. Gaswäscher nach Ausführungsform |, dadurch gekennzeichnet, dass der Gaswäscher für die Behandlung eines Abgases, insbesondere eines ammoniakhaltigen Abgases, und für die Absorption mit einem säurehaltigen Waschmedium, insbesondere einer wässrigen Lösung enthaltend Salpetersäure oder Schwefelsäure, konfiguriert ist.

Ausführungsform Ill. Gaswäscher nach einer der Ausführungsformen | oder Il, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher ein Rekuperator, bevorzugt ein Fallfilmverdampfer, besonders bevorzugt ein Rohrbündelwärmetauscher, ist.

Ausführungsform IV. Gaswäscher nach einer der vorhergehenden Ausführungsformen, dadurch gekennzeichnet, dass die Absorptionsvorrichtung eine Kolonne mit Einbauten (Füllkörper, strukturierte Packung, Trennböden) oder ein Venturiwäscher ist.

Ausführungsform V. Gaswäscher nach einer der vorhergehenden Ausführungsformen, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher derart konfiguriert ist, dass die im Kreis geführte mit dem Gas umgesetzte Absorptionslösung als Heizmedium in den Wärmetauscher und der aus der mit dem Gas umgesetzten Absorptionslösung abgeleitete Anteil im Gegenstrom als einzudampfendes Medium in den Wärmetauscher geleitet wird, wobei der Gaswäscher bevorzugt konfiguriert ist, die Temperatur der in den Wärmetauscher eintretenden im Kreis geführten mit dem Gas umgesetzten Absorptionslösung höher einzustellen als die Temperatur der in den Wärmetauscher eintretenden aus der mit dem Gas umgesetzten Absorptionslösung abgeleitete Anteil.

Ausführungsform VI. Gaswäscher nach einer der vorhergehenden Ausführungsformen zusätzlich umfassend eine Vorrichtung zur Verminderung des Druckes auf der Kühlerseite des Wärmetauschers. Dabei kommt es prinzipbedingt zu einer Flash-Verdampfung, da der Druck auf der Kühlerseite notwendigerweise auf Siedebedingung verringert wird, um das benötigte geringere Temperaturniveau zu erreichen.

Ausführungsform VII. Gaswäscher nach einer der vorhergehenden Ausführungsformen zusätzlich umfassend eine Vorrichtung zur Einspeisung von frischem Absorptionsmedium.

Ausführungsform VIll. Gaswäscher nach einer der vorhergehenden Ausführungsformen, zussen 19/9678 umfassend - einen zusätzlich im Kreislauf der Umlauflôsung angeordneten Wärmetauscher konfiguriert zur Regulierung der Temperatur der Umlauflösung, insbesondere zur Erhöhung der Temperatur der Umlauflôsung, wobei als Wärmeträger Dampf oder Prozesswärme verwendet werden kann, oder - eine zweite Eindampfstufe angeordnet stromabwärts von der ersten Eindampfstufe, oder - einen im Kreislauf der Umlauflôsung angeordneten Wärmetauscher konfiguriert zur Regulierung der Temperatur der Umlauflôsung, insbesondere zur Erhôhung der Temperatur der Umlauflôsung, wobei als Wärmeträger Dampf oder Prozesswärme verwendet werden kann, und eine zweite Eindampfstufe angeordnet stromabwärts von der ersten Eindampfstufe, oder - einen weiteren Wärmetauscher oder eine Heizvorrichtung konfiguriert zur zusätzlichen Erwärmung der aus dem Säurewäscher abgeführten Salzlôsung vor Eintritt in den, oder - mindestens eine weitere Ein- bzw. Verdampferstufe konfiguriert zur weiteren Eindampfung der konzentrierten Salzlôsung nach Verlassen des Eindampfers, insbesondere umfassend - einen weiteren Wärmetauscher oder eine Heizvorrichtung konfiguriert zur zusätzlichen Erwärmung der aus dem Säurewäscher abgeführten Salzlösung vor Eintritt in den, oder - mindestens eine weitere Ein- bzw. Verdampferstufe konfiguriert zur weiteren Eindampfung der konzentrierten Salzlösung nach Verlassen des Eindampfers, oder ganz besondere bevorzugt umfassend - einen weiteren Wärmetauscher oder eine Heizvorrichtung konfiguriert zur zusätzlichen Erwärmung der aus dem Säurewäscher abgeführten Salzlösung vor Eintritt in den, und mindestens eine weitere Ein- bzw. Verdampferstufe konfiguriert zur weiteren Eindampfung der konzentrierten Salzlösung nach Verlassen des Eindampfers.

Ausführungsform IX. Verfahren zur Gaswäsche umfassend die folgenden Verfahrensschritte: I) Einleiten eines Gases in eine Absorptionsvorrichtung, Il) Zirkulation der Absorptionslôsung, Il) Abführen eines Teils der durch Schritt Il) erzeugten Umlauflösung, IV) Aufkonzentrieren der abgeführten Lösung durch Verdampfen zumindest eines Teils des Absorptionsmediums, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmeinhalt der Umlauflôsung zumindest zum Teil für die Verdampfung in Schritt IV) genutzt wird.

Ausführungsform X. Verfahren nach Ausführungsform IX, dadurch gekennzeichnet, dass die Umlauflösung und die abgeführte Lösung beide separat durch einen gemeinsamen Wärmetauscher geführt werden, wobei die Umlauflösung als Heizmedium auf den Wärmetauscher und die abgeführte 19/9878 Lösung im Gegenstrom als einzudampfendes Medium auf den Wärmetauscher aufgegeben werden. Ausführungsform XI. Verfahren nach einer der Ausführungsformen IX oder X, dadurch gekennzeichnet, dass das Gas ein Abgas, insbesondere ein ammoniakhaltiges Abgas, ist.

Ausführungsform XIl. Verfahren nach einer der Ausführungsformen IX bis XI, dadurch gekennzeichnet, dass das Absorptionsmedium ein säurehaltiges Waschmedium ist, insbesondere eine wässrige Lösung enthaltend Salpetersäure oder Schwefelsäure.

Ausführungsform XIII. Verfahren nach einer der Ausführungsformen IX bis XII, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur der in den Wärmetauscher eintretenden Umlauflösung höher liegt als die im Eindampfer vorliegende Lösung.

Ausführungsform XIV. Verfahren nach einer der Ausführungsformen IX bis XIII, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck auf der Seite des Wärmetauschers, auf welcher die Eindampfung erfolgt, so eingestellt oder geregelt wird, dass er geringer ist als der Druck auf der Seite des Wärmetauschers, durch den die Umlauflösung geführt wird, bevorzugt so dass die Temperatur der einzudampfenden Lösung unterhalb der Temperatur der Umlauflösung liegt, insbesondere so, dass die Siedetemperatur der einzudampfenden Lösung unter der Temperatur der Umlauflösung liegt.

Ausführungsform XV. Verfahren nach einer der Ausführungsformen IX bis XIV, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich entweder die aus dem Säurewäscher abgeführte Salzlösung vor Eintritt in den Wärmetauscher zusätzlich erwärmt wird, bevorzugt mittels eines weiteren Wärmetauschers oder einer Heizvorrichtung, oder die konzentrierte Salzlösung nach Verlassen des Eindampfers weiter eingedampft wird, bevorzugt durch mindestens eine weitere Ein- bzw. Verdampferstufe, oder sowohl die aus dem Säurewäscher abgeführte Salzlösung vor Eintritt in den Wärmetauscher zusätzlich erwärmt wird, bevorzugt mittels eines weiteren Wärmetauschers oder einer Heizvorrichtung, als auch die konzentrierte Salzlösung nach Verlassen des Eindampfers weiter eingedampft wird, bevorzugt durch mindestens eine weitere Ein- bzw. Verdampferstufe.

Ausführungsform XVI. Verfahren nach einer der Ausführungsformen IX bis XV, dadurch gekennzeichnet, dass es mit einem Gaswäscher gemäß einem der Ausführungsformen | bis VII durchgeführt wird.

Die vorliegende Erfindung wird im Folgenden mit Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Die Zeichnungen sind dabei nicht limitierend auszulegen und nicht maßstabsgetreu. Weiterhin enthalten die

Zeichnungen nicht alle Merkmale, die übliche Anlagen aufweisen, sondern sind auf die für die vorliegende‘ 95678 Erfindung und ihr Verständnis wesentlichen Merkmale reduziert. Gleiche Bezugszeichen in den verschiedenen Figuren haben jeweils die gleiche Bedeutung, wie in der Bezugszeichenliste aufgeführt. In Figur 1 ist ein konventionelles Verfahren gemäß dem bisherigen Stand der Technik dargestellt.

Dazu wird Säure 1 und Wasser 2 in einen Säurewäscher 4 eingeleitet und zusätzlich Ammoniak enthaltendes Abgas 3; aus dem Säurewäscher tritt dann gereinigtes Abgas 3a aus. Aus der Säure und dem Gas wird im Säurewäscher eine Salzlôsung (Ammoniumnitrat-Lôsung) gebildet die nach unten als Salzlôsung 5 austritt. Ein Teil dieser Salzlösung 5 wird im Kreis geführt und wieder auf den Säurewäscher 4 als Waschlösung aufgegeben. Im Rahmen dieser Kreislaufführung der Salzlösung 5 wird diese durch einen Umlaufkühler 6 gekühlt. Die Temperatur Tss ist die Temperatur, mit der die Salzlôsung 5 in den Umlauf Kühler 6 eintritt und die Temperatur Tss2 ist die Temperatur mit der die Salzlôsung 5 aus dem Umlauf Kühler 6 wieder austritt. Der Säurewäscher 4 wird dabei mit einem Druck pscr betrieben. Der nicht im Kreis geführte Anteil der Salzlôsung 5 wird dann zu einem Ein- bzw. Verdampfer 7 geführt. Dabei hat diese Salzlôsung 5 eine Eintrittstemperatur in den Eindampfer 7 Tei. In dem Eindampfer 7 wird die Salzlôsung 5 konzentriert, in dem ein Teil der Flüssigkeit verdampft wird und als Dampf 9 den Eindampfer 7 verlässt. Die konzentrierte Salzlôsung 5a verlässt den Eindampfer 7 mit einer geringeren Temperatur Te2. Der Eindampfer 7 wird mit einem Druck Pevap betrieben. Im Säurewäscher 4 wird die Reaktionswärme Qr genutzt. Im Umlaufkühler 6 wird die Temperatur der Salzlôsung 5 erniedrigt und Wärme als Kühlleistung Qc abgeleitet. In dem Ein- bzw. Verdampfer 7 wird über die Wärmeleistung Qu Wärmeenergie eingetragen. Gemäß diesem konventionellen Verfahren des Standes der Technik sind zwei verschiedene Vorrichtungen notwendig, um einerseits die Salzlösung zu kühlen (der Umlaufkühler) und andererseits um die Salzlösung durch ein- bzw. verdampfen zu konzentrieren, nämlich der Eindampfer.

In Figur 2 ist ein erfindungsgemäßes Verfahren beschrieben, das von den gleichen Voraussetzungen ausgeht, wie das in Figur 1 gezeigte konventionelle Verfahren. Auch hier werden Säure und Wasser bzw. Zusatzwasser 2 mit Abgas 3 in einem Säurewäscher 4 umgesetzt und gereinigtes Abgas 3a erhalten. Aus dem Säurewäscher 4 wird Salzlösung 5 abgeführt und einer weiteren Verarbeitung zugeführt. Im Unterschied zu dem konventionellen Verfahren des Standes der Technik wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren jedoch ein integrierter Kühler-Verdampfer 8 eingesetzt, worin die Kühlung der Salzlösung 5 und dass Eindampfen der Salzlösung 5 in einem erfolgen. Auch hier hat die Salzlösung 5 eine Eintrittstemperatur Tss, die höher liegt als die Austrittstemperatur Tss2, bevor dann ein Teil der Salzlösung 5 wieder in den Säurewäscher 4 zurückgeführt wird. Im Unterschied zu den Verfahren bzw. Vorrichtungen des Standes der Technik wird aber in dem integrierten Kühler-Verdampfer 8 gemäß vorliegender Erfindung die Absorptionsvorrichtung 4 und die

Verdampfungsvorrichtung 7 über einen Wärmetauscher derart verbunden, dass der Wärmeinhalt JE 95678 Gas umgesetzten Salzlôsung nicht über einen Umlaufkühler entzogen und dann verloren geht, sondern direkt auch für das Ver- bzw.

Eindampfen der Salzlösung 5 zu einer konzentrierten Salzlösung 5a unter Freisetzung von Dampf 9 verwendet wird.

Dafür ist in Figur 2 illustriert, dass vor dem Eintritt in den integrierten Kühler-Verdampfer 8 die Salzlôsung 5 aufgeteilt und lediglich der über den Wäscher zirkulierende Teil zur Kühlung durch den Kühler-Verdampfer 8 geleitet und ein anderer Teil abgezweigt, um die Kühleinheit herumgeführt und auf der anderen Seite der integrierten Kühler-Verdampfer-Einheit 8 mit der Temperatur Tes eingeführt wird und letztendlich als konzentrierte Salzlôsung 5a mit der Temperatur Tea die integrierte Kühler-Verdampfereinheit 8 verlässt.

Bei diesem integrierten Prozess ist der Druck Pscr im Säurewäscher 4 größer als der Druck Pevap im integrierten Kühler-Verdampfer 8. In Figur 2 sind mit den Buchstaben A und B weiterhin zwei verschiedene Optionen dargestellt, die unabhängig voneinander vorhanden sein kônnen aber nicht müssen.

Option 1, dargestellt mit Buchstabe A, umfasst dabei eine zusätzliche Vorerwärmung der Salzlôsung (Absorptionslôsung). Die zweite Option, dargestellt mit Buchstabe B, umfasst dabei die eine zusätzliche Verdampfungseinheit.

Sowohl Option A als auch Option B erfordern die Zufuhr von Wärmemengen Q und sind, wie bereits gesagt, optional.

Es wird darauf hingewiesen, dass in der Legende zu den Figuren bzw. der Beschreibung dazu das „Q“ wissenschaftlich korrekt dargestellt ein „Q“ mit einem Punkt oben auf sein müsste, was aber aus satz- und drucktechnischen Gründen im Rahmen der vorliegenden Beschreibung als einfaches „Q“ dargestellt wird; in den Figuren wird es korrekt als „Q mit Punkt“ dargestellt.

Bezugszeichenliste: 1 Säure 2 Wasser (Zusatz-) 3 Abgas 3a gereinigtes Abgas 4 Säurewäscher 5 Salzlösung 5a konzentrierte Salzlösung 6 Umlaufkühler 7 Eindampfer 8 Integrierter Kühler-Verdampfer (gemäß Erfindung) 9 Dampf Tes Eintrittstemperatur der einzudampfenden Lôsung am Eindampfer Tez Austrittstemperatur der einzudampfenden Lösung am Eindampfer Tss,1 Eintrittstemperatur des zu kühlenden Umlaufstroms am Kühler

Tss2 Austrittstemperatur des zu kühlenden Umlaufstroms am Kühler BE2019/5678 Q Wärme/Wärmemenge Or Reaktionswärme Qc Kühlleistung Qu Wärmeleistung pscee Wäscherdruck Peap | Verdampferdruck A Option 1 B Option 2

Claims

Ansprüche

1. Gaswäscher umfassend a) eine Absorptionsvorrichtung konfiguriert zur Aufnahme eines Gases und Absorption des Gases in einem Absorptionsmedium, wobei die Absorptionsvorrichtung i) eine Einleitungsvorrichtung für das Gas aufweist, ii) eine Vorrichtung zur Kreislaufführung der mit dem Gas umgesetzten Absorptionslösung aufweist, iii) eine Ableitungsvorrichtung für mindestens einen Teil der mit dem Gas umgesetzten Absorptionslôsung aufweist, b) einen Kühler für die umlaufende Absorptionslôsung, c) eine Verdampfungsvorrichtung konfiguriert zum Verdampfen zumindest eines Teils der eingebrachten Flüssigkeit, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühler und die Verdampfungsvorrichtung über einen Wärmetauscher derart verbunden oder als Wärmetauscher derart ausgestaltet sind, dass der Wärmeinhalt der mit Gas umgesetzten Absorptionslôsung zumindest zum Teil für die Verdampfung genutzt wird.

2. Gaswäscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Gaswäscher für die Behandlung eines Abgases, insbesondere eines ammoniakhaltigen Abgases, und für die Absorption mit einem säurehaltigen Waschmedium, insbesondere einer wässrigen Lôsung enthaltend Salpetersäure oder Schwefelsäure, konfiguriert ist.

3. Gaswäscher nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher ein Rekuperator, bevorzugt ein Fallfilmverdampfer, besonders bevorzugt ein Rohrbündelwärmetauscher, ist.

4 Gaswäscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Absorptionsvorrichtung eine Kolonne mit Einbauten (Füllkôrper, strukturierte Packung, Trennböden) oder ein Venturiwäscher ist.

5. Gaswäscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher derart konfiguriert ist, dass

- der im Kreislauf geführte Anteil der Salzlösung als Heizmedium durch Ben 19/9676 Wärmetauscher, und - der abgezweigte Anteil der Salzlösung im Gegenstrom als einzudampfendes Medium in den Wärmetauscher geleitet wird, wobei der Gaswäscher bevorzugt konfiguriert ist, die Temperatur der in den Wärmetauscher eintretenden im Kreis geführten Salzlösung höher einzustellen als die Temperatur des in den Wärmetauscher eintretenden abgezweigten Anteils der Salzlösung.

6. Gaswäscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche zusätzlich umfassend eine Vorrichtung zur Verminderung des Druckes auf der Verdampferseite des Wärmetauschers.

7. Gaswäscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche zusätzlich umfassend eine Vorrichtung zur Einspeisung von frischem Absorptionsmedium.

8. Gaswäscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, zusätzlich umfassend - einen zusätzlich im Kreislauf der Umlauflösung angeordneten Wärmetauscher konfiguriert zur Regulierung der Temperatur der Umlauflösung, insbesondere zur Erhöhung der Temperatur der Umlauflösung, wobei als Wärmeträger Dampf oder Prozesswärme verwendet werden kann, oder - eine zweite Eindampfstufe angeordnet stromabwärts von der ersten Eindampfstufe, oder - einen im Kreislauf der Umlauflösung angeordneten Wärmetauscher konfiguriert zur Regulierung der Temperatur der Umlauflösung, insbesondere zur Erhöhung der Temperatur der Umlauflösung, wobei als Wärmeträger Dampf oder Prozesswärme verwendet werden kann, und eine zweite Eindampfstufe angeordnet stromabwärts von der ersten Eindampfstufe, oder - einen weiteren Wärmetauscher oder eine Heizvorrichtung konfiguriert zur zusätzlichen Erwärmung der aus dem Säurewäscher abgeführten Salzlösung vor Eintritt in den Verdampfer, oder - mindestens eine weitere Ein- bzw. Verdampferstufe konfiguriert zur weiteren Eindampfung der konzentrierten Salzlösung nach Verlassen des Eindampfers, oder - einen weiteren Wärmetauscher oder eine Heizvorrichtung konfiguriert zur zusätzlichen Erwärmung der aus dem Säurewäscher abgeführten Salzlösung vor Eintritt in den Verdampfer, und mindestens eine weitere Ein- bzw. Verdampferstufe konfiguriert zur weiteren Eindampfung der konzentrierten Salzlösung nach Verlassen des Eindampfers.

9. Verfahren zur Gaswäsche umfassend die folgenden Verfahrensschritte:

I) Einleiten eines Gases in eine Absorptionsvorrichtung, BE2019/5878 Il) Zirkulation der Absorptionslôsung, Il) Abführen eines Teils der durch Schritt Il) erzeugten Umlauflösung, IV) Aufkonzentrieren der abgeführten Lôsung durch Verdampfen zumindest eines Teils des Absorptionsmediums, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmeinhalt der Umlauflôsung zumindest zum Teil für die Verdampfung in Schritt IV) genutzt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Umlauflôsung und die abgeführte Lösung beide separat durch einen gemeinsamen Wärmetauscher geführt werden, wobei die Umlauflösung als Heizmedium auf den Wärmetauscher und die abgeführte Lösung im Gegenstrom als einzudampfendes Medium auf den Wärmetauscher aufgegeben werden.

11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Verfahrensansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass - das Gas ein Abgas, insbesondere ein ammoniakhaltiges Abgas, ist oder - dass das Absorptionsmedium ein säurehaltiges Waschmedium ist, insbesondere eine wässrige Lösung enthaltend Salpetersäure oder Schwefelsäure, oder - das Gas ein Abgas, insbesondere ein ammoniakhaltiges Abgas, ist und das Absorptionsmedium ein säurehaltiges Waschmedium ist, insbesondere eine wässrige Lösung enthaltend Salpetersäure oder Schwefelsäure.

12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Verfahrensansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur der in den Wärmetauscher eintretenden Umlauflösung höher liegt als die aus dem Eindampfer austretenden Lösung.

13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Verfahrensansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck auf der Seite des Wärmetauschers, auf welcher die Eindampfung erfolgt, so eingestellt oder geregelt wird, dass er geringer ist als der Druck auf der Seite des Wärmetauschers, durch den die Umlauflösung geführt wird, bevorzugt so dass die Austrittstemperatur der einzudampfenden Lösung unterhalb der Eintrittstemperatur der Umlauflösung liegt, insbesondere so, dass die Siedetemperatur der einzudampfenden Lösung unter der Temperatur der Umlauflösung liegt.

14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Verfahrensansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich entweder

- die aus dem Säurewäscher austrendende Salzlösung vor Eintritt in den Wärmetauscher 19/9676 zusätzlich erwärmt wird, bevorzugt mittels eines weiteren Wärmetauschers oder einer Heizvorrichtung, oder - die konzentrierte Salzlösung nach Verlassen des Eindampfers weiter eingedampft wird, bevorzugt durch mindestens eine weitere Ein- bzw. Verdampferstufe, oder - die aus dem Säurewäscher austretende Salzlösung vor Eintritt in den Wärmetauscher zusätzlich erwärmt wird, bevorzugt mittels eines weiteren Wärmetauschers oder einer Heizvorrichtung, und die konzentrierte Salzlösung nach Verlassen des Eindampfers weiter eingedampft wird, bevorzugt durch mindestens eine weitere Ein- bzw. Verdampferstufe.

15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Verfahrensansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es mit einem Gaswäscher gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 durchgeführt wird.